6.1. Výpočet režimů ručního obloukového svařování (navařování)

Při ručním obloukovém svařování (navařování) parametry režimu svařování zahrnují sílu svařovacího proudu, napětí, rychlost pohybu elektrody podél švu (rychlost svařování), typ proudu, polaritu atd.

Průměr elektrody se volí v závislosti na tloušťce svařovaného kovu, typu svarového spoje a poloze švu v prostoru.

Při výběru průměru elektrody pro svařování můžete použít následující orientační údaje:

U vícevrstvých tupých svarů je první vrstva vyrobena elektrodou 3–4 mm, další vrstvy jsou vyrobeny elektrodami většího průměru.

Svařování ve svislé poloze se provádí pomocí elektrod o průměru nejvýše 5 mm. Stropní švy jsou vyrobeny pomocí elektrod o průměru až 4 mm.

Při navařování opotřebovaného povrchu musí být tloušťka opotřebované vrstvy kompenzována plus 1–1,5 mm pro povrchovou úpravu po navaření.

Síla svařovacího proudu, A, vypočítá se podle vzorce:

kde К – koeficient 25–60 A/mm; d_Э – průměr elektrody, mm.

Koeficient К v závislosti na průměru elektrody d_Э se předpokládá, že se rovná podle následující tabulky:

Síla svařovacího proudu vypočítaná pomocí tohoto vzorce by měla být upravena s ohledem na tloušťku svařovaných prvků, typ spojení a polohu švu v prostoru.

Pokud je tloušťka kovu S ≥ 3d_Э, pak hodnotuI_NE by měla být zvýšena o 10–15 %. Li S ≤ 1,5d_Э, pak se svařovací proud sníží o 10–15 %. Při svařování koutových svarů a navařování by se měla hodnota proudu zvýšit o 10–15 %. Při svařování ve svislé poloze nebo poloze nad hlavou by se měla hodnota svařovacího proudu snížit o 10–15 %.

U většiny druhů elektrod používaných při svařování uhlíkových a legovaných konstrukčních ocelí je napětí oblouku U_Д= 22 ÷ 28 V.

Výpočet rychlosti svařování, m/h, se vyrábí podle vzorce:

kde α_Н – koeficient depozice, g/Ah (převzato z charakteristik zvolené elektrody podle tabulky 9 v příloze); F_SHV – plocha průřezu švu u jednoprůchodového svařování (nebo jedna vrstva housenky u vícevrstvého svaru), cm 2 ; ρ – hustota kovu elektrody, g/cm 3 (pro ocel ρ =7,8 g/cm3).

Hmotnost uloženého kovu, g, pro ruční obloukové svařování se vypočítá podle vzorce:

kde l – délka švu, cm; ρ – hustota naneseného kovu (pro ocel ρ=7,8 g/cm3).

Výpočet hmotnosti uloženého kovu g, s ručním obloukem povrchová úprava vyrobeno podle vzorce:

kde F_NP – plocha povrchu určeného k ukládání, cm 2 ; h_Н – požadovaná výška uložené vrstvy, cm.

Doba hoření oblouku, h, (hlavní čas) je určen vzorcem:

Celková doba svařování (navařování), h, je přibližně určeno vzorcem:

kde t_O – doba hoření oblouku (hlavní doba), h; k_П – faktor využití svařovací stanice, který je akceptován pro ruční svařování 0,5 ÷ 0,55.

Spotřeba elektrod, kg, pro ruční obloukové svařování (povrchová úprava) se určuje podle vzorce:

kde k_Э – koeficient zohledňující spotřebu elektrod na 1 kg uloženého kovu (tabulka 9 v příloze).

Spotřeba elektrické energie, kWh, je určeno vzorcem:

kde U_Д– napětí oblouku, V; η– účinnost zdroje energie svařovacího oblouku; W_O– výkon spotřebovaný zdrojem energie svařovacího oblouku při volnoběžných otáčkách, kW; Т– celkový čas svařování nebo navařování, hodiny.

Hodnoty η zdroj svařovacího oblouku a W_O lze vzít z tabulky:

Výběr a zdůvodnění zdroje svařovacího oblouku lze provést podle tabulky. 1–5 aplikací.

Řeknu vám, jaká je délka svařovacího oblouku a nejdůležitější problémy „začátečníků“: koncept délky svařovacího oblouku, jeho původ, teplota a dopad na povrch svaru + doporučení pro řešení nejdůležitějších problémů „začátečníků“ ohledně svařování stavnou elektrodou + 5 tipů ohledně ovládání elektrického oblouku.

Svařovací proces se na první pohled jeví jako jednoduchý úkol, ale pokud chce člověk zvládnout skutečně kvalitní svařování, potřebuje nastudovat problematiku mnohem hlouběji.

V dnešním článku vám prozradím, jaká je délka svařovacího oblouku a upozorním na nejdůležitější problémy „začátečníků“ zabývajících se různými technologiemi ručního svařování doma i ve výrobě.

• 1 Všeobecné informace o svařovacím oblouku
  • 1.1 1) Výskyt, teplota a dopad
  • 1.2 2) Řeknu vám, jaká je délka svařovacího oblouku
  • 2.1 1) Jak správně zapálit oblouk?
  • 2.2 2) Jaký je požadovaný sklon elektrody?
  • 2.3 3) Jak pohybovat elektrodou při svařování?
  • 2.4 4) Jak správně dokončit šev?
  • 2.5 5) Jak ovládat délku oblouku?

  Obecné informace o svařovacím oblouku

  Z vědeckého hlediska se svařovací oblouk vyznačuje dvěma vlastnostmi – uvolňováním obrovského množství tepla a mohutným zářením. První považuji za pozitivní a druhý za negativní.

  Jako vodiče elektrického výboje se obvykle používají materiály s elektromagnetickými vlastnostmi. Z vlastní zkušenosti jsem se přesvědčil, že nejlépe fungují kulaté grafitové tyče, kterým se v odborné literatuře někdy říká obloukové lampy.

  1) Výskyt, teplota a dopad

  Abychom pochopili, jak proces svařování probíhá, vždy doporučuji prostudovat si teoretický základ fyzikálních jevů. Když se vytvoří voltaický oblouk, Jouleův zákon se projeví v celé své kráse.

  Algoritmus pro vznik elektrického oblouku:

  1. Kontakt elektrod.
  2. Uvolnění obrovského množství tepla na křižovatce.
  3. Konce vodičů se zahřívají.
  4. Odpojení elektrod.
  5. Uvolňování elektronů katodou.
  6. Elektrony procházejí proudem vzduchu mezi elektrodami a způsobují, že se molekuly rozdělují na „+“ a „-“.
  7. Vznik elektrického oblouku.
  8. Proces stabilizace v důsledku nárůstu počtu nabitých částic.
  9. Formace z varné lázně.

  Jak ukazuje praxe, nejčastějšími zdroji výboje jsou potažené kovové tyče a samotná součást, kterou svářeč plánuje zpracovat.

  Důležité: napětí oblouku mezi kovovými elektrodami je od 17 do 23 V, a pokud mluvíme o uhlíkových elektrodách, průměrná hodnota napětí se pohybuje od 40 do 60 V.

  Při testování rentability uhlíkových a kovových elektrod je snadné si všimnout, že elektrický odpor je v druhém případě výrazně nižší než při použití uhlíkových materiálů. Tento jev je způsoben přítomností kovových par.

  

  Pro lepší pochopení principů uvolňování tepla jsem se rozhodl přidat malý diagram z referenční literatury výše. Z obrázku je patrné, že teplotní režim v různých oblastech elektrod se od sebe liší. Zde můžeme vidět vztah mezi množstvím uvolněného tepla a úrovní ohřevu. Takže 40 % se vyrábí při „+“, 35 % při „-“ a zbývajících 25 % tepla je generováno samotným obloukem. Pro kompenzaci teplotního rozdílu je nutné vzít uhlíkové vodiče různé tloušťky. Na kladné straně je průměr větší a na záporné straně je menší.

  2) Řeknu vám, jaká je délka svařovacího oblouku

  Poté, co se elektroda dotkne výrobku a vznikne elektrický oblouk, je tento okamžitě odsunut do určité vzdálenosti od součásti, čímž se vytvoří parametr délky. Konec tyče se začne tavit a přenášet kapky tekutého kovu na svar. Průměrný počet kapek za sekundu kolísá mezi 15 a 35, díky čemuž je proces pro oko podobný laserovému záření.

  

  Délka oblouku je skutečná vzdálenost od konce elektrody k základně svarového kráteru. Mezi průměrem tyče a délkou elektrického oblouku existuje přímý vztah.

  Dá se vyjádřit vzorcem:

  L (oblouk) = 1/2*d – 1.2*d, kde

  d – hodnota průměru tyče elektrody.

  Pro snadnější zvládnutí výpočtu potenciálního oblouku na různých elektrodách uvedu malý příklad.

  Příklad výpočtu: dejme tomu, že máme tyč o průměru 5 mm. Pro výpočet minima a maxima elektrického oblouku dosadíme hodnotu do výše uvedeného vzorce – 0.5*5=2.5 mm a 1.2*0.5=6 mm. Získáme tak hodnoty od 2.5 mm do 6 mm po možné délce svařovacího oblouku.

  Existují 3 typy svařovacích oblouků podle tloušťky, ale upřímně řeknu, že v 95% případů svářeči používají pouze ten krátký. Střední a dlouhé se používají ve výjimečných situacích. Další podrobnosti o každém typu jsem uvedl v tabulce níže.

  Typ	Pohled	popis
  Короткая		Optimální možnost, díky které může svářeč dosáhnout standardní kvality svarového švu. Krátký oblouk poznáte nejen podle vzhledu, ale také podle zvuku – uslyšíte suché praskání, podobné rozžhavení oleje na pánvi.
  Průměr		Průměrná hodnota se nejsnáze udržuje pro svářečské začátečníky. Výsledkem bude šev průměrné kvality. Pokud člověk právě začal používat svařovací stroj, stojí za to začít praxi s průměrnou délkou elektrického oblouku.
  Длинная		V důsledku práce ve velké vzdálenosti od povrchu švu bude jeho kvalita podprůměrná. Mezi negativní projevy patří oxidace kovu a vznik nerovného povrchu kovu nahromaděného z elektrody. Hoří nestabilně s charakteristickým syčivým zvukem.

  Klíčovou nevýhodou dlouhého oblouku je rozstřikování kapek elektrody přes oblast svaru v důsledku nedostatečného zahřátí oblasti. I nezkušený svářeč pozná podle vnějších projevů, kde byl použit krátký a kde dlouhý elektrický oblouk.

  

  Fotografie, kterou jsem pořídil výše, jasně ukazuje, kde byly jednotlivé typy oblouků použity. Jak se říká, kvalita je evidentní. I při dobré dovednosti šití je rozdíl mezi horními a spodními švy dramatický a znatelný i pouhým okem.

  Nejdůležitější problémy začátečníků ve svařovacích procesech

  Existuje mnoho bodů, které mohou začátečníka způsobit omámení, ale nebudu zabíhat do přílišných podrobností a zaměřím se pouze na základy – naklonění elektrody, zapálení oblouku, dokončení svaru, délku oblouku a pohyb elektrody při svařování.

  1) Jak správně zapálit oblouk?

  

  Svařovací práce začínají zapálením elektrického oblouku. Každý to zvládne na pár pokusů, takže není třeba o tomto problému moc mluvit. Akce se provádí ve 2 fázích – uzavření konce elektrody na dílu a odtržení tyče na vzdálenost rovnou jejímu průměru. První část je potřebná k dosažení požadované teploty na katodové skvrně a druhá zajišťuje uvolnění primárních elektronů.

  Existují dva způsoby zapalování:

  • uklouznout. K zahřívání dochází v místě zkratu;
  • čmárání. Zahřívání v několika bodech.

  Který je lepší? Je to věc situace. Například na úzkých místech je pro mě snazší zapálit oblouk klouzáním a ve volném prostoru funguje i škrábání. Zde si můžete vybrat podle vlastního uvážení.

  2) Jaký je požadovaný sklon elektrody?

  

  Tato problematika je řešena kombinací dvou procesů – studiem odborné literatury a praktických zkušeností. Zkušený svářeč obvykle mění úhel sklonu a směr pohybu elektrody v reálném čase.

  Co ovlivňuje polohu elektrody vzhledem ke svaru:

  • prostorová poloha;
  • tloušťka kovu;
  • průměr tyče;
  • typ povlaku;
  • tloušťka povlaku elektrody.

  Na obrázku výše si můžete povšimnout možných kombinací směru a úhlu sklonu. V praxi je elektroda obvykle nakloněna k ose svaru tak, aby kovový povrch výrobku mohl být roztaven do maximální hloubky. Zachováním osy oblouku elektrody může svářeč dosáhnout maximálního průvaru + snížit rychlost ochlazování kovu ve svarové lázni. Tento přístup sníží riziko horkých trhlin ve švu o 70%-90%.

  3) Jak pohybovat elektrodou při svařování?

  

  Kromě správné polohy samotné elektrody musí svářeč sledovat i její translační pohyb, přesněji řečeno geometrii. Budu upřímný, v tomto ohledu si s tím moc hlavu nelámu a pracuji podle 1-2 schémat, která mě naučili svářečští veteráni, ale pokud jste hákliví na technologii, tak zde je variabilita výběru mnohem vyšší.

  Typ příčného pohybu	přihláška
  přerušovaná čára	Používá se k výrobě svarových housenek a také při svařování plechů natupo bez použití úkosu hran.
  Crescent měsíc	Používá se při práci s tupými svary, které mají zkosení podél hrany, a také pro rohové svary s ramenem maximálně 0.5 cm. Na poloze elektrody nezáleží a přípustný průměr je do 0.4 cm.
  Trojúhelník	Používá se na rohové svary s ramenem 0.6 cm a více + na tupé svary se zkosenými hranami. Prostorová poloha nerozhoduje.
  Smyčka	Tato technika se používá v případech, kdy je vyžadováno výrazné zahřátí švu podél okraje. Nejčastěji se používá na typy legované oceli.

  Zobecníme-li všechny možné pohyby, můžeme rozlišit 2 kategorie – švy vyžadující zahřívání hran a klasické bez předehřívání. Pokud chcete být svářečským expertem, doporučuji naučit se alespoň 6 základních typů pohybů. Profesionálové s více než 20 letou praxí se mohou pochlubit i vlastními metodami nanášení švu, a proto se máte o co snažit.

  4) Jak správně dokončit šev?

  

  Kráter, kdy se oblouk přeruší, je typická začátečnická chyba. Vlivem fosforu a síry mohou v kráteru vzniknout trhliny, které značně ovlivní konečný výsledek odvedené práce. Při svařování nízkouhlíkových kovů obvykle kráter vyplním elektrodou nebo jej posunu na stranu.

  Důležité: Při práci s ocelí, která má tendenci vytvářet mikrostruktury, není způsob odstraňování kráteru za spojem vhodný, protože existuje možnost vzniku trhlin podél celého plátu materiálu.

  Rovněž nedoporučuji svařovat kráter ve více fázích zapálením oblouku – znečištění oxidem zkazí vzhled svaru. Optimální možností je vyplnit kráter a pomalu prodlužovat oblouk, dokud se nezlomí.

  Vztah mezi délkou oblouku a tvorbou svaru:

  5) Jak ovládat délku oblouku?

  

  Již výše jsem zmínil, že je nejlepší držet se krátké délky oblouku, ale bez nasbírání zkušeností je to téměř nemožné. Kvůli neustálému zkracování délky elektrody během procesu tavení (pokud mluvíme o tavných tyčích) musí člověk neustále upravovat vzdálenost mezi krajními svařovacími body, a to je extrémně obtížné provést okem.

  Tipy pro práci se svařovacím obloukem:

  • spoléhejte nejen na svůj zrak, ale také na svůj sluch. Krátký oblouk vytváří charakteristický praskavý zvuk;
  • Při použití elektrod s tenkým povlakem se můžete setkat s přilnutím tyče ke švu z důvodu nedodržení vzdálenosti. Začátečníkům radím pracovat s takovými pruty na střední vzdálenosti;
  • Dlouhý oblouk při vertikálním svařování nemusí být nebezpečný pro zdraví svářeče kvůli silnému rozstřiku kovu. Nezapomeňte na speciální oblečení;
  • Je důležité sledovat šířku válečku, protože tato hodnota přímo závisí na délce elektrického oblouku;
  • V horizontálních polohách je přijatelné použít oblouk střední délky.

  Prvních šest měsíců jsem měl problém udržet oblouk ve stejné délce, což mělo za následek velmi špatné švy. Stabilní výsledky se začaly objevovat až po 8 měsících cvičení, takže pokud neuspějete na první pokus, nezoufejte.

  Tak tedy. Myslím, že výše uvedené informace pro dnešek stačí. Dnes jste se dozvěděli nejen, jaká je délka svařovacího oblouku, ale také jste dostali odpovědi na nejdůležitější problémy „začátečníků“. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se jich v komentářích. Rád pomohu. Hodně štěstí a buďte zdraví!